新能源车为什么不加变速箱解决高速高耗电的问题?
新能源车确实高速高耗电,续航能力不足,虽然电机的动力特性曲线好于内燃机,但高速路高速匀速运行时并不需要最大功率,电机转速越高,耗电越大,此时是可以通过多挡变速箱让电机在合适的转速运行,从而达到大幅度提高电池续航里程的目的。———多档变速箱在新能源车里不是不能用,而是一些技术问题还未解决。正因为如此,特斯拉的创始人艾哈伯德才和马斯克分道扬镳,离开了公司。
1事实上,所有的新能源车都是有变速箱的,只不过这个变速箱是所谓“单一齿比”变速箱,说白了大多数新能源车变速箱就只有一个档———其实这并不正常,原因有两方面:
一方面在于号称“新能源教父”的马斯克一直在这么干,下面的追随者们想当然就跟着学;另一方面在于电机和内燃机不同,电机天然具备自己的优势,而实现自动变速,电机又存在诸多目前还没有克服的困难。
相比内燃机,电机具有三大优势。一、起转即很快达到峰值扭矩;二、扭矩平台比较宽泛;三、转速高。
这也意味着,即便没有多挡变速箱,电机也能在低转速下输出比较强的动力,同时通过固定速比勉强满足最高时速的需要。
而现阶段如果在电动车使用燃油车上的液力自动变速箱(AT),由于液力传动的能量传递损失劣势———而能量对电动车来说是宝贵的,因此电动车使用液力自动变速箱并不能降低能耗,提升续航,此路不通。
2那是不是代表自动变速箱在新能源车上就失去用武之地了呢?
答案是否定的。
用机械自动变速(AMT)可以解决这个问题。
早在2006年,特斯拉真正意义上的首款车型Roadster,原计划就是搭载一台两挡机械自动变速箱。一挡齿比为4.2:1,二挡齿比为2.17:1,终传比3.41:1,由英国Xtrac公司提供变速箱解决方案。
众所周知,后来我们没有等来这款搭载真正意义上自动变速箱的电动跑车,因为在试验中,英国Xtrac变速箱跑了40秒就报废了。
马斯克因此与特斯拉创始人兼CEO艾哈伯德产生严重分歧,艾哈伯德坚持继续研制自动变速箱,认为单速电动车就是在忽悠人,新能源车没有自动变速箱对市场而言不成熟。但马斯克并不认同,这最终导致艾哈伯德愤然离去,特斯拉濒临破产倒闭。
于是后来有了马斯克宣布更改方案,采用固定齿比为8.27:1的BorgWarner单速变速箱,并且换装215kW电机 ,赶紧推出产品,这才让特斯拉不至于完全溟灭。
当然,现在回过头看,马斯克舍弃多挡自动变速箱换来了时间和市场的胜利,但显然特斯拉也为之付出了代价,单挡位的特斯拉虽然也达到了和一开始一样的4s左右百公里的加速成绩,但在续航里程上———特别是高速续航里程上明显不能让人满意。
3所以并不是新能源车不需要多级自动变速箱,只是因为马斯克利用大家对电动机的不了解,以及电动机天然低速加速能力强劲的障眼法,让消费者们忽略了电动车高速下续航里程问题。
马斯克为了补救,他在特斯拉长续航版上采用了两台不同转速范围的电机代替自动变速箱,加装两台电机并不是大家想当然的那样单纯是为了增加动力——不是这样!———而是用两台电机对应两个不同挡位,初步解决“自动变速”的问题。电车使用两挡变速对比使用单速比变速箱,在加速能力、最高时速、能耗(续航里程)、爬坡能力四个方面实现了全方位碾压。?
因此变速箱变速变矩的能力在电动车上依然有着不小的用武之地。这也是为什么我们看到特斯拉的竞争对手之一,保时捷推出的首款高性能电动车Taycan,在后桥上也搭配了两台电机的缘故,它的目的同样是变相实现两挡自动变速,保证极速和续航兼顾的性能。?
4当然,靠多加一台电机这样简单粗暴的办法实现二级自动变速并不是长久之计,未来真正的多档(超过二挡)自动变速才是王道,在电池能量密度仍然远远落后于汽油柴油的情况下,依靠传动效率低的AT变速箱显然不可能,只能机械传动。
笔者预计,AMT(电控机械式自动变速箱)可以让电动车在迎来电池革命前,实现高速续航的飞跃。
AMT的多挡位和其机械传动带来的高效率,可以在不同的运行环境让电机运行在不同的最佳节能转速。
它的换挡和控制算法不同于内燃机液力换挡的策略,这就需要设计出强大的控制软件———这也是新能源车加装自动变速箱的瓶颈所在。
目前,AMT已经被重型卡车市场广泛接受,它明显的节能优势正受到用户的追捧,相信在不久的未来,工程师们会克服瓶颈和困难,让AMT自动变速箱成为新能源车上的不二选择,从而实现电动车高速续航里程质的突破!
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